水稻淀粉生物合成途徑中關鍵酶基因分子標記的開發(fā)及應用.pdf

1、稻米品質(zhì)主要是指稻米的淀粉品質(zhì)，因此淀粉品質(zhì)改良是水稻優(yōu)質(zhì)育種的一個重要目標。淀粉主要由直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種類型組成，直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的比例及支鏈淀粉的精細結(jié)構(gòu)共同決定了稻米的淀粉品質(zhì)。直鏈淀粉主要由Wx基因編碼的顆粒結(jié)合型淀粉合成酶負責合成，目前人們對直鏈淀粉的遺傳研究比較透徹，但就Wx復等位基因與水稻糊化溫度(GT)、膠稠度(GC)之間的關系如何，Wx各復等位基因在對品質(zhì)主要指標影響方面的相互關系如何，以及如何有效地開展水稻

2、分子標記輔助品質(zhì)育種等一系列問題還有待進行深入研究。支鏈淀粉合成過程比較復雜，主要由可溶性淀粉合成酶(SS)、淀粉分支酶(SBE)及淀粉脫分支酶(SDBE)協(xié)同催化合成，且每一種酶又有許多的同工型。由于支鏈淀粉合成的復雜性，以往人們對其研究較少。隨著水稻基因組測序完成，秈稻93-11及粳稻Nipponbare的全基因組序列已經(jīng)公布，通過比較秈、粳亞種相應基因序列，可獲得這些基因的多態(tài)性區(qū)域，并據(jù)此開發(fā)序列標簽標記，對飽和遺傳圖譜、圖位克

3、隆、基因功能分析、遺傳多樣性揭示等具有重要的作用。為此，本研究一方面分析了水稻W(wǎng)x基因的遺傳多態(tài)性與米質(zhì)主要指標AC、GC和GT之間的相關性；另一方面開發(fā)了支鏈淀粉合成相關基因的序列標簽標記，并分析了分支酶及脫分支酶基因遺傳多態(tài)性與稻米淀粉理化性質(zhì)間的關系。其主要結(jié)果如下： 1.基于水稻秈、粳亞種序列數(shù)據(jù)庫比對，成功開發(fā)了9個標記，其中ADPG焦磷酸化酶基因(Age)標記1個AP1280-EcoRV；淀粉分支酶Ⅰ基因(Rbe1)

4、標記4個，分別為RB2504B、RB3174、RB3828和RB10420-ACCⅡ；分支酶Ⅲ基因(Rbe3)標記2個，分別為RB1062和RB10637；異淀粉酶基因(Iso)標記1個Iso5980B及R酶基因(Pul)標記1個R114/113。 2.利用分支酶基因標記對供試材料進行檢測，并分析Rbe1、Rbe3基因遺傳多態(tài)性與稻米淀粉理化特性間的關系。結(jié)果表明：非糯材料中糊化溫度變異主要與RB3828和RB1062揭示兩個多

5、態(tài)性位點的加性效應或非等位基因互作效應的控制，且可能受RB3174標記的遺傳多態(tài)性位點相關；而非糯材料中膠稠度的變異可能受Rbe3基因超顯性效應或加性效應控制；另外水稻糯性突變對淀粉理化特性的變異會產(chǎn)生顯著性影響，即控制水稻糯性突變的基因可能是水稻淀粉理化性質(zhì)變異的主效基因。 3.利用分支酶基因標記對供試材料進行檢測，并分析Iso、Pul基因遺傳多態(tài)性與稻米淀粉理化特性間的關系。結(jié)果表明：在非糯材料中，糊化溫度的高低受Pul基因

6、的顯性效應及異淀粉酶基因的上位性效應共同控制；熱漿粘度的變異與標記Iso5980B揭示的多態(tài)性位點有顯著的相關性，與標記R114/113揭示的多態(tài)性位點無關，即熱漿粘度主要受異淀粉酶基因調(diào)控，與R酶基因的遺傳多樣性無顯著的相關性。 4.利用RM190和484/W2R-ACCⅠ標記分析了50個非糯水稻品種的Wx基因的等位性變異，其中：RM190揭示出7種(CT)n純合變異類型和1種雜合類型，分別為(CT)20、(CT)19、(CT

7、)18、(CT)17、(CT)14、(CT)11、(CT)10和(CT)11/(CT)18，并以(CT)11和(CT)18兩種類型為主；484/W2R-ACCⅠ共揭示出2種純合類型和1種雜合類型，分別為G/G型、T/T型及G/T型；(CT)11大多為G/G型，(CT)18大多為T/T型，這兩個標記可將供試材料劃分為10種等位基因變異類型。進一步分析表明，RM190揭示的Wx基因多態(tài)性可以解釋直鏈淀粉含量變異的59.3％；484/W2R-